2024/06/28
Najlepsze metale do zastosowań w wysokiej temperaturze
Jeśli potrzebujesz niestandardowych części metalowych, które mogą pracować w wysokich temperaturach, powinieneś wiedzieć, że niektóre metale są szczególnie odpowiednie dla twoich potrzeb.Takie stopy mają wytrzymałość i odporność na wkręcanie się w wysokich temperaturach, co oznacza, że nie ulegają deformacji w warunkach ekstremalnego ciepła i naprężenia.o temperaturze do 4000°C (7232°F).
Dwa czynniki pozwalają stopom metalowym o wysokiej wytrzymałości przetrwać tak wysokie temperatury: struktura stopów (składników) i wiązania między atomami.Przedstawimy sześć najlepszych metali o wysokiej temperaturzeDzięki tym informacjom, będziesz w stanie lepiej zdecydować, który z tych metali odpornych na ciepło jest odpowiedni dla Twojego rozwiązania.
Tytanium
Ten srebrno-szary metal jest powszechnie stosowany do produkcji silnych, lekkich, odpornych na ciepło i korozję stopów.Punkt topnienia tytanu może nie być najwyższy wśród stopów odpornych na ciepłoChociaż uważany jest za rzadki metal, jest obecnie stosowany jako standardowy materiał do produkcji i inżynierii w wielu zastosowaniach przemysłowych i konsumenckich.Tytan jest zazwyczaj wytwarzany za pomocą procesu Krolla, gdzie dwutlenek tytanu jest narażony na działanie gazu chloru w celu wytworzenia tetrachlorku tytanu, który następnie reaguje z magnezem w celu usunięcia pozostałego chloru.Tytanium jest często opisywane jako "gąbczaste" z powodu porowatych otworów powstałych w jego strukturze podczas jego tworzeniaMetal ten ma wiele korzystnych właściwości inżynierskich, z których najczęściej występują: odporność na ciepło, wysoka wytrzymałość, odporność na korozję, niska gęstość, lekkość, sztywność i wytrzymałość.Inną niezwykłą właściwością jest jego zdolność do mieszania się z innymi stopamiZ powodu jego doskonałej integralności strukturalnej,Tytuł ten jest stosowany w zastosowaniach o wysokiej wydajności, takich jak części samochodowe ( zawory), sprężyny zaworów, uchwytniki, pręty łączne), elementy lotnicze (trup, elementy mocowania, podwozie lądowania), konstrukcje (materiały dachowe, materiały zewnętrzne), sprzęt sportowy (kije golfowe,Rakiety tenisowe, rowerów), wierceń morskich (mosty morski, czapki do gruntu), wyrobów medycznych (sztuczne kości, pacemakery, instrumenty chirurgiczne) oraz przemysłu ogólnego (rafinerie, zakłady odsalania).Ponieważ tytan może wytrzymać wysokie temperatury i zapobiegać korozji, gdy jest narażony na działanie polimerów wzmocnionych włóknem węglowym (CFRP), zastąpił większość aluminiowych elementów, które były używane głównie w samolotach przed 1960 rokiem.
Tungsten
Nazwa "wolfram" pochodzi od szwedzkich słów "tung" i "sten", które tłumaczą się jako "ciężki kamień"." Ta nazwa jest odpowiednia, ponieważ jej twarda struktura i wysoka temperatura topnienia czynią wolfram jednym z najtwardszych materiałów na ZiemiPosiada również najwyższy punkt topnienia wśród wszystkich metali lub pierwiastków na Ziemi (3422°C), a także najwyższą wytrzymałość na rozciąganie (142.000 psi).jest często stosowany do formowania stopów metali ciężkich, na przykład stali szybkiej, do różnych narzędzi cięcia.Dlatego często jest przekształcany w proszek i mieszany z innymi metaliami proszkowymi w celu wytworzenia różnych stopówProszek wolframowy może być mieszany z metali w proszku, takimi jak nikel, poprzez proces spiekania w celu wytworzenia różnych stopów o ulepszonych właściwościach.Główne właściwości wolframu obejmują:: wysoka gęstość (19,3 g/cm3), wysoka temperatura topnienia, wysoka wytrzymałość na rozciąganie, wysoka odporność na korozję (bez konieczności dodatkowej ochrony przed utlenianiem podczas lub po produkcji),najtwardszy czysty metal, niski ciśnienie pary (najniższy spośród wszystkich metali), niska rozszerzalność termiczna i przyjaźń dla środowiska (nie rozkłada się).więc jest przede wszystkim stosowany jako dodatek do produkcji różnych specjalnych stopówDo zastosowań należą komponenty lotnicze, części samochodowe, druty żarowe (do oświetlenia), balistyka wojskowa, zestawy słuchawkowe do telefonów komórkowych, urządzenia do cięcia, wiercenia i wiercenia,zastosowania chemiczneW czystej postaci wolfram jest również stosowany w wielu zastosowaniach elektronicznych, takich jak elektrody, kontakty, arkusze, druty i pręty.Juwelierzy często używają go do robienia naszyjników i pierścieni ze względu na jego gęstość., który jest taki sam jak złoto, ale z mniejszym połyskiem i twardszą strukturą.
Stal nierdzewna
Stal nierdzewna jest stopem składającym się z trzech różnych metali: żelaza, chromu i niklu.Proces ten można podsumować w następujący sposób:: stopienie, dopasowanie/przetruwanie, kształtowanie, obróbka cieplna, cięcie/kształtowanie/wykończenie.Dwie najpopularniejsze właściwości inżynieryjne stali nierdzewnej to jej odporność na korozję i przyjaźń dla środowiskaStal nierdzewna jest często określana jako "zielony materiał", ponieważ może być nieskończenie poddawana recyklingowi.punkt topnienia stali nierdzewnej wynosi od 1400 do 1530°C (2550 do 2790°F)Przyczyną tego zakresu, a nie dokładnej liczby, są różne ilości elementów mieszanych, które łączą się w celu tworzenia różnych klas stali nierdzewnej.Trzy pierwiastki stali nierdzewnej mają różne punkty topnieniaW zależności od ilości użytego jednego z trzech pierwiastków: żelaza (1535°C ≈ 2795°F), chromu (1890°C ≈ 3434°F) i niklu (1453°C ≈ 2647°F).ostateczny punkt topnienia będzie podlegał wpływowi w większym lub mniejszym stopniuJednakże punkt topnienia jest niemal zawsze pomiędzy wyżej wymienionymi średnimi wartościami.Stal nierdzewna jest szeroko stosowana w wielu zastosowaniach, w tym odporność na korozję, odporność na wysokie temperatury, odporność na niskie temperatury, wysoka wytrzymałość na rozciąganie, trwałość (w warunkach wysokich temperatur i trudnych warunków),łatwość produkcji i formowalność, nie wymaga utrzymania, ma atrakcyjny wygląd i jest przyjazny dla środowiska (nieograniczona możliwość recyklingu).co czyni jego niską utrzymanie jednym z jego najbardziej popularnych cechW związku z tym stal nierdzewna jest bardzo popularna, zwłaszcza w następujących zastosowaniach: budynki (ściany zewnętrzne, blaty, poręcze, podłogi), mosty, noże stalowe,lodówka i zamrażarka (materiały wykończeniowe), zmywarki (materiały końcowe), urządzenia magazynowania żywności, oleju, gazu i składników chemicznych (zbiorniki magazynowe, rurociągi, pompy, zawory), oczyszczalni ścieków, instalacji odsalania, śmigłowce statków,składniki energetyczne (nuklearne)Wysoka stopień topnienia i wysoka wytrzymałość na rozciąganie stali nierdzewnej zwiększają odporność produktu na naprężenia, obciążenia konstrukcyjne,i cyklu życia.
Molibden
Ten srebrno-biały metal (szary w postaci proszku) jest niezwykle elastyczny i wysoce odporny na korozję.Molibden ma punkt topnienia 2623°C (4753°F), piąty najwyższy punkt topnienia spośród wszystkich metali. Jego wysoki punkt topnienia pozwala na efektywne działanie komponentów z molibdenu w wysokich temperaturach,który jest przydatny do produktów wymagających smarowania odpornego na ciepło. Dysulfid molibdenu jest powszechnie stosowany jako suchy smar w powłokach, tłuszczach i dyspersjach, aby zwiększyć odporność na ciepło.Proszek molibdenu może być przekształcany w bloki metalowe twarde poprzez procesy metalurgiczne proszkowe lub odlewy łukoweInnymi słowy, formy stałe molibdenu mogą być stosowane w zastosowaniach, które ich wymagają.włącznie z wysoką temperaturą topnieniaMolibdenu używa się również do produkcji stopów komercyjnych, które są twarde.,silne, przewodzące i wysoce odporne na zużycie. Stopy te są stosowane w takich zastosowaniach, jak uzbrojenie, części silników, ostrza piły, dodatki smarowe, atramenty do płyt obwodowych, włókna grzejników elektrycznych,powłoki ochronne (kotły)Mimo że molibden jest obfity w przyrodzie, nie występuje swobodnie (1,1 ppm).zwłaszcza gdy popyt na produkcję stali jest wysoki, ponieważ jest często stosowany do powłok stalowych.
Włókiennicze
Podobnie jak wiele innych metali odpornych na ciepło na tej liście, nikel jest srebrno-białym metalem przejściowym znanym ze swojego wysokiego punktu topnienia (1455 ° C) i odporności na korozję.Wysoka odporność niklu na korozję sprawia, że jest on przydatny do galwanizacji i powlekania innych metali, a także do produkcji stopów takich jak stal nierdzewna.Wysoki punkt topnienia niklu jest bezpośrednim wynikiem przyciągania przez jego dodatnie i ujemne jony (protony i elektrony) do siebie, tworząc silne wiązania, które pozostają nietknięte pod ogromnym ciśnieniem i ciepłem.Ponieważ nikel jest naturalnym metalem, występującym w obfitości na Ziemi,nie jest wytwarzany w żadnym procesie, ale raczej wydobywany z warstw skał (ultramaficzne żelazo magnezu i magnezowe skały maficzne występujące głównie w klimacie tropikalnym)Z drugiej strony stopy niklu powstają poprzez połączenie niklu z innymi metalami, takimi jak aluminium, tytan, żelazo, miedź i chromium, poprzez prosty proces obróbki cieplnej.Stopy te są następnie wykorzystywane do produkcji różnych produktów dla różnych gałęzi przemysłu.Obecnie stosowane są około 3000 stopów na bazie niklu.odporność na ciepłoJak wspomniano wcześniej, stopy na bazie niklu są stosowane w wielu zastosowaniach w różnych gałęziach przemysłu, a lista jest dość obszerna.Można to podsumować w następujący sposób:: piece elektryczne, tostery, transformatory, induktory, płyty opancerzone, wały śmigłowe statków morskich, łopaty turbin, powłoki stalowe, stopy ze stali nierdzewnej, stopy odporne na korozję,akumulatory (niklowo-kadmowe)Niektóre rodzaje urządzeń, w tym urządzenia do wzmacniań magnetycznych, osłon magnetycznych, urządzeń do przechowywania, świec, elektrod samochodowych, mają silną odporność na utlenianie nawet w ekstremalnych warunkach.
W związku z tym jest doskonałym wyborem do produkcji stopów odpornych na ciepło i odpornych na korozję,które są niezbędne do zastosowań działających w środowiskach korozyjnych i o wysokiej temperaturze.
Tantal
Ten rzadki niebiesko-szary metal znany jest ze swojej niezwykle twardy struktury, wysokiego stopnia topnienia i odporności na niemal wszystkie formy korozyjnych kwasów.Punkt topnienia tantalu (3020°C 5468°F) jest trzecim najwyższym wśród wszystkich pierwiastkówTantal surowy występuje zazwyczaj w złożeniach zwanych kolumbit-tantalitem (lub koltanem).stosowanie elektrolityczneProces redukcji termitu przy użyciu sodu jest prawdopodobnie najpopularniejszą metodą produkcji proszku tantalu,materiał szeroko stosowany w zastosowaniach elektrycznychW porównaniu z innymi materiałami produkcyjnymi tantal umożliwia szerszy zakres odmian ziarna, co pomaga obniżyć koszty i poprawić możliwości projektowania i właściwości mechaniczne.Tantal ma wiele właściwości, które zwiększyły jego wykorzystanie w XXI wieku, w tym wysoką stabilność, wysoką wytrzymałość, odporność na korozję (brak degradacji chemicznej w niskich temperaturach), odporność na ciepło, bardzo wysoki punkt topnienia, przewodność cieplna,przewodność elektryczna, ochrona warstwy tlenkowej (zapobiegająca wszelkim formom korozji, w tym utlenianiu i korozji kwasowej), łatwa produkcja, elastyczność, gęstość i twardość.Tantal jest często łączony z innymi pierwiastkami w celu wytworzenia stopów o wyższym stopniu topnienia i wytrzymałości na rozciąganieTantal wykorzystywany jest głównie do produkcji komponentów dla przemysłu energetycznego.jest również uważany za użyteczny materiał produkcyjny w samolocieTantal jest powszechnie stosowany w zastosowaniach takich jak kondensatory elektrolityczne, części pieca próżniowego, komponenty elektroniczne ( obwody, kondensatory, rezystory),składniki reaktorów jądrowych, sprzęt do przetwarzania chemicznego, części do samolotów, uzbrojenie, narzędzia chirurgiczne, soczewki aparatu fotograficznego, obróbki powierzchniowej stali (pocierania) oraz pestycydy i herbicydy.tantal jest najbardziej ceniony ze względu na stosowanie go w kondensatorach elektrolitycznych, zdolny do przechowywania najwyższego ładunku na jednostkę każdego kondensatora.
Wniosek
Metali wymienione w powyższym przewodniku są sześcioma najważniejszymi materiałami odpornymi na ciepło dostępnymi do produkcji niestandardowych części metalowych o wysokiej temperaturze.Posiadają doskonałe właściwości mechaniczne i inżynieryjne, w tym odporność na korozję, wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na zmęczenie, wysoka elastyczność, łatwość produkcji i wytrzymałość.Odpowiedni metal odporny na ciepło dla Twojego projektu zależy od jego wymagańPrzed podjęciem ostatecznej decyzji,Pamiętaj, aby skonsultować się z producentem metalu posiadającym wiedzę i doświadczenie, aby dopasować odpowiedni materiał do zamierzonego zastosowania.
Czytaj więcej